− E а
k = A e R T ,
где А – предэкспоненциальный множитель.
Предэкспоненциальный множитель можно рассчитать по значению константы скорости реакции при любой из двух температур,
E а
A = k : e RT ;
58740
A = 4,04 10−5 : e8,314 273 = 7,012 106 c−1.
Предэкспоненциальный множитель выражают в тех же единицах, что и константу скорости химической реакции.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1. Напишите кинетические уравнения простых реакции:
NO2(г) + CO(г) = NO(г) + CO2(г).
2NO2(г) = 2NO(г) + O2(г).
Как изменяется её скорость при увеличении давления в 4 раза?
2. Для реакции
2Co3+ + Tl+ = 2Co2+ + Tl3+
получена следующая зависимость скорости реакции от концентрации
ионов в растворе: |
|
|
|
|
|
|
концентрация Co3+, моль/л |
0,1 |
0,3 |
0,4 |
0,3 |
0,3 |
|
концентрация Tl+, моль/л |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
|
скорость (усл. ед.) |
1 |
3 |
4 |
6 |
9 |
|
Выведите кинетическое уравнение этой реакции. 3. Определите энергию активации реакции
CO + H2O = CO2 + H2,
константа скорости которой при 288 К и 313 К равна 3,1·10–4 и 8,2·10–3.
4.Покажите графически, как зависит скорость реакции от температуры. Как называется эта зависимость?
Как изменяется ее скорость при увеличении давления в 2 раза?
5.Скорость реакции
SO2(г) + 2H2(г) = S(к) + 2H2O(г) |
|
|
|||
зависит от давления SO2 и H2 следующим образом: |
|
|
|||
давление SO2 (усл. ед.) |
200 |
50 |
200 |
100 |
200 |
давление H2 (усл. ед.) |
50 |
200 |
100 |
200 |
200 |
скорость (усл. ед.) |
35 |
35 |
70 |
70 |
140 |
Выведите кинетическое уравнение этой реакции.
106
6.Константа скорости некоторой химической реакции равна 5,88·10–4 при 120 °С и 6,7·10–2 при 170 °С. Определите температурный коэффициент скорости этой реакции.
7.Разложение озона на кислород по уравнению
2O3 = 3O2
характеризуется энергией активации 100 кДж/моль. Чему равна константа скорости этой реакции при 100 °С, если при 0 °С она равна 2·10–2?
8.Какие молекулы в химической кинетике называются активными? Чем активные молекулы отличаются от неактивных?
9.Скорость реакции
2NO(г) + Cl2(г) = 2NOCl(г)
в трех опытах имеет следующие значения: |
|
||
давление NO (атм.) |
0,5 |
1,0 |
0,5 |
давление Cl2 (атм.) |
0,5 |
1,0 |
1,0 |
скорость (усл. ед.) |
5 |
40 |
10 |
Выведите кинетическое уравнение этой реакции. 10. Энергия активации реакции
2HI(г) = H2(г) + I2(г)
равна 192 кДж/моль, а константа скорости при 556 К составляет 3,5·10–7. Определите константу скорости при 800 К.
11. Приведены стехиометрическое и кинетическое уравнения реак-
ции:
2NO(г) + H2(г) = N2O(г) + H2O(г), v = k·c2(NO)·(H2).
Какая это реакция – простая или сложная? Как изменится ее скорость при уменьшении концентрации NO и H2 в 4 раза?
12. Для реакции 2NO(г) + O2(г) = 2NO2(г) определена скорость при
различных давлениях реагирующих газов: |
|
|
|
давление NO (усл. ед.) |
10 |
10 |
30 |
давление O2 (усл. ед.) |
10 |
20 |
20 |
скорость (усл. ед.) |
25 |
50 |
450 |
Выведите кинетическое уравнение этой реакции.
13.При повышении температуры на 50 градусов скорость реакции возросла в 1200 раз. Вычислите температурный коэффициент реакции.
14.Константа скорости реакции
2HI(г) = H2(г) + I2(г)
при 673 К равна 2,2·10–4, а при 973 К равна 8,33. Определите энергию активации этой реакции.
15.Чем объясняется влияние катализаторов на скорость химических реакций?
16.Кинетический порядок реакции
2N2O5(г) = 4NO2(г) + O2(г)
107
равен единице. Как изменится ее скорость при увеличении давления
в5 раз?
17.Термическое разложение уксусного альдегида происходит по уравнению
CH3CHO(г) = CH4(г) + CO(г).
При 800 К получены следующие данные по зависимости скорости реакции от концентрации альдегида:
CM(CH3CHO), моль/л |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
v·106, моль/л·с |
1,8 |
7,2 |
16,2 |
28,8 |
Выведите кинетическое уравнение этой реакции.
18.На сколько градусов необходимо повысить температуру, чтобы скорость реакции возросла в 64 раза, если температурный коэффициент скорости этой реакции равен 2?
19.Энергия активации реакции
2HI(г) = H2(г) + I2(г)
равна 184 кДж/моль без катализатора и 107 кДж/моль в присутствии катализатора (золота). Во сколько раз возрастает скорость реакции в присутствии катализатора при одной и той же температуре, например при
127°С?
20.В качестве катализатора часто применяется никель Ренея (по имени автора патента). Его получают сплавлением никеля с алюминием с последующим удалением алюминия из сплава при помощи щелочи. Объясните, в чем состоит смысл такой технологии.
21.Зависимости скоростей двух реакций от температуры показаны на рисунке. Как соотносятся энергии активации этих реакций?
108